[发明专利]一种石墨烯轮胎的复合橡胶材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯轮胎的复合橡胶材料及其制备方法，本发明具有良好的导热性，不仅可明显缩短轮胎硫化过程中的硫化时间，同时也可将轮胎使用过程中因变形而产生的热量及时释放出去，从而降低轮胎的行驶温度，保证轮胎的使用寿命。提高橡胶性能橡胶滚动阻力，改善了抗湿滑性、硫化反应速率。

技术领域

本发明涉及一种轮胎，尤其涉及一种石墨烯轮胎的复合橡胶材料及其制备方法。

背景技术

轮胎是车辆最重要的部件之一，在行驶过程中因为轮胎自身形变与轮胎和地面产生的摩擦等原因，导致大量能量损耗，表现在车辆耗油与耗电，造成能耗增加，轮胎生热增加，早期损坏。因此对橡胶复合材料提出了更高的要求，不仅在强度、模量等方面，并且对橡胶复合材料的功能化应用也提出了更高的要求。目前，对橡胶补强主要使用炭黑(CB)和白炭黑(SiO2)，在补强过程中，橡胶固有的粘弹滞后和橡胶内部填料与填料之间，填料与橡胶链、橡胶链与橡胶链之间的摩擦生热，动态情况下会造成一部分橡胶弹性不能转化为机械能而损失，同时生热不能及时传导出去，导致橡胶制品热量积累，缩减橡胶制品的使用寿命。随着橡胶制品应用的多元化，对橡胶的性能提出更多新的要求，如开关、传感器、高性能节能轮胎等方面。面对橡胶制品不断多元功能化变化，发展高效率增强填料，同时具有功能性的填料/橡胶复合材料的制备显得尤为重要。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的就在于提供一种石墨烯轮胎的复合橡胶材料及其制备方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明具体制备步骤为：

1)将多层氧化石墨烯(MGO)分散在60ml无水乙醇中，并超声1-2h，得到分散较好的多层氧化石墨烯MGO溶液。

2)将硅烷偶联剂、无水乙醇、去离子水按照体积比为(BTSPS)：(乙醇)：(去离子水)＝1：20：79混合，置于30℃恒温磁力搅拌，加入草酸调节溶液的pH值保持在6-6.4，继续搅拌6h使偶联剂充分水解，然后加入MGO溶液，在30-60℃恒温下反应4-5h。将已反应完的改性多层氧化石墨烯离心，醇洗2-3次至中性，60℃真空干燥。

3)将天然橡胶NR在开炼机上添加硫化配方对所述天然橡胶NR进行硫化，放置8-12h，在150℃和10MPa下，利用模压成型法，通过最佳硫化时间在平板硫化机上制备出改性多层氧化石墨烯橡胶复合材料。

4)根据硫化仪测试硫化条件设定相关参数，将橡胶延压延方向裁切至模具中硫化，硫化后测定产物性能。

具体地，所述多层石墨烯通过石墨在强氧化剂作用下氧化制备氧化石墨后在机械搅拌或者超声条件下剥离得到，厚度为1-100nm。

具体地，所述硅烷偶联剂为WD-40、KH-845-4、KH-550或KH-570。

具体地，所述防老剂为防老剂4020、防老剂4010NA、或者防老剂RD；

具体地，所述促进剂为2、2′-二硫代二苯并噻唑、促进剂NOBS、促进剂NS或促进剂DZ。

具体地，所述硫化配方为100份天然橡胶NR 3份改性多层氧化石墨烯SMGO,5份氧化锌ZnO,2SA 0.5促进剂CZ,0.2促进剂TMTD,3份防老剂6PPD 2份硫磺S.

一种石墨烯轮胎的复合橡胶材料，由以下重量份数的组份组成：橡胶100份，25～100份炭黑CB，改性多层石墨烯SMGO 10-40份，硬脂酸2-5份，石蜡油10-20份，DM 1-2份，TMTD 1-2份，氧化锌1-4份，硫磺1-2份，偶联剂溶液100-400份。

具体地，所述炭黑CB和所述改性多层石墨烯SMGO的共混比例为5:2.

具体地，所述橡胶可以为丁基橡胶、天然橡胶。